Сушильно-дробильного агрегат марки СДА-250

Принцип работы кондуктивных сушилок основан на передаче тепла продукту при непосредственном соприкосновении с теплопередающей поверхностью. Коэффициент теплопередачи при кондуктивной сушке значительно выше, чем при конвективной, и составляет 170-180 Вт/м²×К. воздух служит только для удаления испаряемой влаги из продукта. Особое внимание необходимо обращать на хороший контакт продукта с теплопередающей поверхностью. Они используются для сушки жидких и пастообразных пищевых продуктов и применяются в молочной, пищеконцентратной, мясной отраслях пищевой промышленности, при производстве дрожжей и витаминов.

Температура в разных слоях материала различна: наибольшая – у слоя, который контактирует с греющей поверхностью, наименьшая – у наружного слоя. Влагосодержание в процессе кондуктивной сушки постепенно увеличивается от слоев, соприкасающихся с нагретой поверхностью, к наружным слоям. Горячая поверхность чаще всего обогревается водяным паром, температура которого выше 100˚С, поэтому слои материала, контактирующие с горячей поверхностью, могут достичь этой температуры и происходят местные перегревы. Из-за этого степень растворимости сухих продуктов, полученных по данному способу, составляет 80-85 %. Обязательное условие при кондуктивной сушке – хороший контакт материала с греющей поверхностью. [2]

Кондуктивная сушка происходит в вальцовых сушильных установках. Продолжительность сушки определяется одним поворотом вальцов.

1.2 Основные элементы и принцип действия

Основные элементы сушильно-дробильной установки СДА-250:

-два барабана, вращающихся в противоположных направлениях. Барабаны выполнены из специального сплава чугуна и имеют хромированную поверхностью. Чугун обеспечивает стабильную, жёсткую конструкцию и имеет оптимальную теплопроводность. Частички графита имеющиеся в сплаве чугуна обеспечивают смазываемый процесс работы ножа на поверхности барабана;

- вальцы подачи и нанесения продукта на барабаны;

-механизмы среза высушенного продукта на жестком креплении.                   Специально сконструированное крепление ножа обеспечивает равномерное распределение усилия по всей длине барабана. Применение особого материала позволяет избегнуть вибрации, возникающие при снятии продукта. Применяемое крепление просто в обслуживании и не требует дополнительной регулировки при смене ножа;

-шнеки подачи срезанного осадка;

- системы отвода конденсата;

- рамы;

- приводная часть из четырех электродвигателей, клиновидных приводных ремней с защитой, гидравлической пусковой муфты;

- дробильное устройство.

Обезжиренное молоко или пахта с помощью коллектора наносится на поверхность вальцов. Между вальцами, вращающимися навстречу один другому, образуется ванна жидкого кипящего продукта, ограниченная с торцов деревянными клиньями. На выходе из межзазорного пространства продукт на поверхность вальцов нанесен тонким слоем. Высушенная на вальцах пленка продукта снимается с них специальными ножами и по наклонным щитам поступает в продольные шнеки. Из продольных шнеков пленка поперечными шнеками транспортируется в нижнюю часть дробилки, откуда ковшами цепного элеватора забрасывается для размола на просеиватель.

Подвод пара к вальцам и отвод конденсата в конденсационную сеть осуществляется с помощью паропроводов, оснащенных запорными вентелями, манометром, предохранительным клапаном, конденсационным горшками и сальниками. Отсос водяных паров, образующихся при сушке продукта, производится с помощью системы вытяжки, состоящей из зонта боковых щитов, трубопроводов и вытяжного электровентилятора.

Температура подаваемого на сушку продукта не менее 55 ºС. На сушку продукт подается молочным насосом или самотеком из бака с теплоизолированными стенками, расположенными выше коллектора сушилки не менее чем на 1 м.

Для увеличения производительности агрегата на нем сушат предварительно сгущенное обезжиренное молоко или пахту. Оптимальная степень сгущения от 2,8:1 до 3:1

Преимущества способа: особенности кондуктивной сушки позволяют достаточно интенсивно испарять влагу (из-за  высокого коэффициента теплопередачи между греющей поверхностью и материалом), благодаря этому продукт быстро обезвоживается; невысокие затраты энергии; простота; невысокая стоимость оборудования.

Недостатки способа: продукт подвергается механическому воздействию – его срезают ножами, затем размалывают в порошок, поэтому качество ниже, чем при распылительной сушке. При соприкосновении продукта с нагретыми вальцами происходит необратимая тепловая коагуляция белков; термическое разложение сахаров и изменение цвета. [1,6]

1.3 Описание конструктивной схемы сушильно-дробильного агрегата марки  СДА-250

Схема двухвальцовой сушильной установки приведена на рисунке 1 и 2:

Рисунок 1 – Двухвальцовая сушилка СДА-250

Условные обозначения:1–диски; 2–желоба; 3-ножи; 4-вытяжной зонт; 5-сушильные вальцы;  6-8 – цапфы; 9 – сифонная трубка.

   Рисунок 2 – Двухвальцовая сушилка СДА-250

   Условные обозначения: 1 — станина; 2, 5 — воздуховоды; 3 — электродвигатель вентилятора; 4 — электродвигатель вальцов; 6 — приводной механизм; 7 — вытяжной зонт; 8 — устройство для отвода паров; 9 — вальцы; 10 — патрубок для входа пара; 11 — элеватор; 12 — электродвигатель дробилки; 13 — дробилки;  14 — шнек;  15 — конденсатоотводчик;  16 — патрубок для отвода конденсата

Сушилка СДА-250 непрерывного действия. Ее производительность составляет 250-500 кг испаренной влаги в час. Имеет два полых цилиндрических вальца (5). Наружная поверхность вальцов шлифуется и полируется. С торца вальцы закрыты съемными крышками и цапфами. Одни цапфы (6) сплошные для привода, другие (8) полые, через них вводится пар и отводится конденсат (по сифонной трубке 9, которая соединяется с конденсатоотводчиком). Давление пара в вальцах 0,3-0,5 МПа. Зазор между вальцами регулируется от 0 до 6 мм (в рабочем положении зазор равен 1-2 мм). Над вальцами расположен вытяжной зонт (4) для удаления испаренной влаги. Вальцы вращаются с одинаковой частотой (4-24 мин-1) навстречу друг другу. Продукт для сушки поступает либо в специальные желоба (2), которые расположены снаружи посередине обоих вальцов, это позволяет увеличить полезную площадь их поверхности до 85-87 %. В желобах на горизонтальных валах закреплены диски (1). При вращении валов они погружаются в продукт и покрываются его слоем. Для снятия сухого продукта устанавливаются ножи (3). Продукт высушивается в виде тонкой пленки за один оборот вальцов. Продолжительность сушки (одного оборота) составляет от 2,5 до 15 с.

Размалывающее устройство дробилки состоит из вращающегося била и просеивателя. Молотый продукт высыпается из бункера дробилки в бочки или мешки. Водяные пары, образующиеся при сушке продукта, отсасываются через систему вытяжки, состоящую из зонта, воздуховода и вентилятора.

Технические характеристики сушильно-дробильного устройства СДА-250 приведены в таблице 1:

Таблица 1-Техническая характеристика сушильно-дробильного устройства СДА-250

Продолжение таблицы 1

Установка имеет небольшие габаритные размеры и высокую производительность по высушиваемому продукту.

2        Модернизация

В сушильно-дробильном агрегате СДА-250 можно изменить систему высушивания продукта для интенсификации процесса сушки. Сушилка содержит сушильную камеру, образованную стенками и наклонным днищем, системы подачи и удаления теплоносителя, загрузочное и разгрузочное устройство. Интенсифицировать процесс сушки можно путем замены вальцов на цилиндры с установленными в них реверсионными барабанами, на которые намотаны эластичные рукава различного диаметра с конца вывернутыми наизнанку и герметично закрепленными в цилиндрах, при этом рукав меньшего диаметра частично расположен в рукаве большего диаметра, а цилиндр, в котором закреплен рукав меньшего диаметра, сообщен только с системой подвода и отвода теплоносителя.

Вальцовая сушилка содержит валец с трубопроводом подачи пара, устройства вывода и срыва пленки конденсата, узлы нанесения и снятия материала. Недостатком сушилки являются низкий теплообмен из-за неравномерности прогрева вальца, то есть возможны кольцевые прогревы в зоне впрыска пара высокого давления из-за сложной конструкции устройства для срыва пленки конденсата с внутренней греющей поверхности вальцов, возможность его закупорки окалиной и продуктами окисления, а также возможность закручивания образующегося в результате конденсата. Для интенсификации теплообмена и упрощения конструкции устройство срыва пленки конденсата выполнить в виде цилиндрического отбойника с нанесенным на него покрытием, это позволит увеличить частоту вращения вальца и исключить наличие слоя конденсата на внутренней стенке греющей поверхности вальца.

Привод к вальцовому станку имеет парные вальцы, которые вращаются с различной скоростью, содержащие индивидуальные электродвигатели для сообщения вращения быстро вращающимся вальцам и упругие муфты для соединения электродвигатель к вальцам. Данный привод  имеет сложную конструкцию. Для упрощения конструкции привода его можно оснасти индивидуальными электродвигателями для сообщения вращения медленно вращающимся вальцам. Для соединения электродвигателя с медленно вращающимся вальцом служит крестово-кулисная муфта с плавающим промежуточным звеном или двойной универсальный передаточный шарнир.
          Вальцы для вальцевания состоят из двух валков с приводами и ножами для поджима и снятия материала допускают большие потери при производстве сухого продукта. Для устранения этого недостатка, а также регулирования скорости нагрева и охлаждения вальцуемой массы один из валков выполнить в виде транспортирующего барабана, внутри которого расположить малый валок (дополнительно снабженный ножом для поджима вальцуемой массы), а на одном радиусе с ним относительно центра транспортирующего барабана насадить опорный валок. 

1        Патентный поиск

Для модернизации сушильно-дробильного агрегата СДА-250 был проведен патентный поиск, в результате которого было просмотрено около 10 патентов периода 1962 – 2011 годов, из которых наибольший интерес представили 4 патента, направленных на использование в пищевой, химической и микробиологической промышленности, которые можно классифицировать по цели внедрения следующим образом:

- упрощение замены износившихся деталей ( 3 патента);

- интенсификации степени измельчения высушиваемого продукта (1 патент).

Наибольший интерес вызвали патенты направленные на модернизацию режущих ножей и дробилки в области интенсификации степени измельчения продукта, потому что данная модернизация позволит добиться значительного экономического эффекта с незначительными затратами на модернизацию.

Исходя из этого, выбраны патенты, имеющие сходные цели и задачи, и представляющие интерес для модернизации сушильно-дробильного агрегата СДА-250.

1.1   Сушильный агрегат

Сущность изобретения первого патента: в вальце имеется устройство срыва пленки конденсата, выполненное в виде цилиндрического отбойника, снабженного фторопластовым покрытием. Изобретение относится к установкам для сушки жидких материалов, паст, концентратов и может быть использовано в молочной, пищевой, химической и других отраслях народного хозяйства. Известна вальцовая сушилка, содержащая валец с трубопроводом подачи пара, устройства вывода и срыва пленки конденсата, узлы нанесения и снятия материала. Недостатками сушилки являются низкий теплообмен из-за неравномерности прогрева вальца, то есть возможны кольцевые прогревы в зоне впрыска пара высокого давления из-за сложной конструкции устройства для срыва пленки конденсата с внутренней греющей поверхности вальцов, возможность его закупорки окалиной и продуктами окисления, а также возможность закручивания образующегося в результате конденсата.
        Цель изобретения - интенсификация теплообмена и упрощение конструкции.